【CAD教程】+三维绘制基础与简单图形的绘制
第13章三维绘制基础与简单图形的绘制
在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。
教学目标
通过本章的学习，读者应了解视图观测点的设立方法。并掌握坐标系以及简单图形的绘制方法。
教学重点与难点
◆视图观测点的设立方法
◆掌握坐标系
◆简单图形的绘制方法
13.2.1 建立用户坐标系
在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。
◆柱坐标系：使用XY平面的角和沿Z轴的距离来表示，其格式如下。
XY平面距离 @XY平面距离 ◆球坐标系：具有点到原点的距离、在XY平面上的角度及和XY平面的夹角3个参数，其格式如下。 XYZ距离 @XYZ距离 13.2.2 设立视图观测点 视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维零件图时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到物体在XY平面上的投影。如果调整视点至当前坐标系的左上方，将看到一个三维物体。 使用“视点预置”对话框设置视点 选择“视图”|“三维视图”|“视点预置”命令(DDVPOINT)，打开“视点预置”对话框，为当前视口设置视点。 对话框中的左图用于设置原点和视点之间的连线在XY平面的投影与X轴正向的夹角；右面的半圆形图用于设置该连线与投影线之间的夹角，在图上直接拾取即可。也可以在“X轴”、“XY平面”两个文本框内输入相应的角度。 单击“设置为平面视图”按钮，可以将坐标系设置为平面视图。默认情况下，观察角度是相对于WCS坐标系的。选择“相对于UCS”单选按钮，可相对于UCS坐标系定义角度。 使用罗盘确定视点 选择“视图”|“三维视图”|“视点”命令(VPOINT)，可以为当前视口设置视点。该视点均是相对于WCS坐标系的。这时可通过屏幕上显示的罗盘定义视点。 三轴架的3个轴分别代表X轴、Y轴和Z轴的正方向。当光标在坐标球范围内移动的时候，三维坐标系通过绕 Z轴旋转可调整X、Y轴的方向。坐标球中心及两个同心圆可定义视点和目标点连线与X、Y、Z平面的角度。 使用“三维视图”菜单设置视点 选择“视图”|“三维视图”子菜单中的“俯视”、“仰视”、“左视”、“右视”、“主视”、“后视”、“西南等轴测”、“东南等轴测”、“东北等轴测”和“西北等轴测”命令，从多个方向来观察图形。 13.2.3 动态观察 在AutoCAD 2007中，选择“视图”|“动态观察”命令中的子命令，可以动态观察视图。 13.2.4 使用相机 在AutoCAD 2007中，相机是新引入的一个对象，用户可以在模型空间放置一台或多台相机来定义3D透视图。 创建相机 选择“视图”|“创建相机”命令，可以在视图中创建相机，当指定了相机位置和目标位置后，命令行显示如下提示信息。输入选项[?/名称(N)/位置(LO)/高度(H)/目标(T)/镜头(LE)/剪裁(C)/视图(V)/退出(X)] <退出>: 在该命令提示下，可以指定创建的相机名称、相机位置、高度、目标位置、镜头长度、剪裁方式以及是否切换到相机视图。 相机预览 在视图中创建了相机后，当选中相机时，将打开“相机预览”窗口。其中，在预览框中显示了使用相机观察到的视图效果。在“视觉样式”下拉列表框中，可以设置预览窗口中图形的三维隐藏、三维线框、概念、真实等视觉样式。 运动路径动画 在AutoCAD 2007中，可以选择“视图”|“运动路径动画”命令，创建相机沿路径运动观察图形的动画，此时将打开“运动路径动画”对话框。 在“运动路径动画”对话框中，“相机”选项组用于设置相机链接到的点或路径，使相机位于指定点观测图形或沿路径观察图形；“目标”选项组用于设置相机目标链接到的点或路径；“动画设置”选项组用于设置动画的帧频、帧数、持续视觉、分辨率、动画输出格式等选项。 当设置完动画选项后，单击预览按钮，将打开“动画预览”窗口，可以预览动画播放效果。 13.2.5 漫游与飞行 在AutoCAD 2007中，用户可以在漫游或飞行模式下，通过键盘和鼠标可以控制视图显示，或创建导航动画。 “定位器”选项板 选择“视图”|“漫游”或“视图”|“飞行”命令，打开“定位器”选项板和“三维漫游导航映射”对话框。 漫游和飞行设置 选择“视图”|“漫游和飞行”命令，打开“漫游和飞行设置”对话框。可以设置显示指令窗口的时机，窗口显示的时间，以及当前图形设置的步长和每秒步数。 13.2.6 观察三维图形 在AutoCAD 中，使用“视图”|“缩放”、“视图”|“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的方法相同。此外，在观测三维图形时，还可以通过旋转、消隐及设置视觉样式等方法来观察三维图形。 消隐图形 在绘制三维曲面及实体时，为了更好地观察效果，可选择“视图”|“消隐”命令(HIDE)，暂时隐藏位于实体背后而被遮挡的部分。 执行消隐操作之后，绘图窗口将暂时无法使用“缩放”和“平移”命令，直到选择“视图”|“重生成”命令重生成图形为止。 使用“视觉样式”菜单观察三维图形 户还可以通过选择“视图”|“视觉样式”子命令更加真实的观察三维图形，例如选择“概念”命令观察三维图形。 改变三维图形的曲面轮廓素线 当三维图形中包含弯曲面时(如球体和圆柱体等)，曲面在线框模式下用线条的形式来显示，这些线条称为网线或轮廓素线。使用系统变量ISOLINES 可以设置显示曲面所用的网线条数，默认值为4，即使用4条网线来表达每一个曲面。该值为0时，表示曲面没有网线，如果增加网线的条数，则会使图形看起来更接近三维实物。 以线框形式显示实体轮廓 使用系统变量DISPSILH 可以以线框形式显示实体轮廓。此时需要将其值设置为1，并用“消隐”命令隐藏曲面的小平面 。 ISOLINES=4 ISOLINES=32 改变实体表面的平滑度 要改变实体表面的平滑度，可通过修改系统变量FACETRES 来实现。该变量用于设置曲面的面数，取值范围为0.01~10。其值越大，曲面越平滑 。 如果DISPSILH 变量值为1，那么在执行“消隐”、“渲染”命令时并不能看到FACETRES 设置效果，此时必须将DISPSILH 值设置为0。 13.2.7 绘制三维点 选择“绘图”|“点”命令，或在“绘图”工具栏中单击“点”按钮，然后在命令行中直接输入三维坐标即可绘制三维点。 由于三维图形对象上的一些特殊点，如交点、中点等不能通过输入坐标的方法来实现，可以采用三维坐标下的目标捕捉法来拾取点。 二维图形方式下的所有目标捕捉方式在三维图形环境中可以继续使用。不同之处在于，在三维环境下只能捕捉三维对象的顶面和底面的一些特殊点，而不能捕捉柱体等实体侧面的特殊点即在柱状体侧面竖线上无法捕捉目标点，因为主体的侧面上的竖线只是帮助显示的模拟曲线。在三维对象的平面视图中也不能捕捉目标点，因为在顶面上的任意一点都对应着底面上的一点，此时的系统无法辨别所选的点究竟在哪个面上。 13.2.8 绘制三维直线和样条曲线 两点决定一条直线。当在三维空间中指定两个点后，如点(0,0,0)和点(1,1,1)，这两个点之间的连线即是一条3D 直线。 同样，在三维坐标系下，使用“绘图”|“样条曲线”命令，可以绘制复杂3D 样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点。例如，经过点(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)绘制的样条曲线。 13.2.9 绘制三维多段线 在二维坐标系下，使用“绘图”|“多段线” 命令绘制多段线，尽管各线条可以设置宽度和厚度，但它们必须共面。三维多 DISPSILH=0 DISPSILH=1 FACETRES=0.5 FACETRES=10 线段的绘制过程和二维多线段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三维多线段中只有直线段，没有圆弧段。选择“绘图”|“三维多段线”命令(3DPOL Y)，此时命令行提示依次输入不同的三维空间点，以得到一个三维多段线。 13.2.10 绘制螺旋线 选择“绘图”|“螺旋”命令，可以绘制三维螺旋线。当分别指定了螺旋线底面的中心点、底面半径(或直径)和顶面半径(或直径)后，命令行显示如下提示。 指定螺旋高度或[轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W)] <1.0000>: